Đồ án Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống chiếu sáng thông minh

ương 3: Giới thiệu hệ thống đèn thơng minh Trang 55 Ngày nay với sự phát triển của kỹ thuật định vị tồn cầu, các nhà sản xuất đang tính tới việc kết hợp hệ thống định vị với hệ thống chiếu sáng, tức là: hệ thống định vị với các bản đồ chi tiết được cài đặt sẽ xác định chính xác tình trạng cung đường người lái đã chọn, bao gồm cả các ngã rẽ hay cua vịng, kết hợp với tốc độ xe đang chạy, hệ thống điều khiển sẽ thay đổi, đáp ứng vùng chiếu sáng tùy theo điều kiện địa hình và sự thay đổi này nhanh chậm là tùy theo tốc độ của xe. Việc sử dụng hệ thống định vị tồn cầu sẽ cho phép xe chiếu sáng chủ động hồn tồn. Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 56 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MƠ HÌNH CHIẾU SÁNG THƠNG MINH 4.1 Ý TƯỞNG THIẾT KẾ: 4.1.1 Ý tưởng về hệ thống chiếu sáng hiện đại: Đáp ứng là một mơ hình với đầy đủ các chức năng của một hệ thống chiếu sáng – tín hiệu hiện đại, bao gồm: - Chức năng chiếu sáng chế độ pha – cốt hiện đại: sử dụng đèn chiếu sáng cao áp với bộ đèn xenon cho chế độ đèn chiếu xa, đèn halogen cho chế độ đèn chiếu gần. - Chức năng đèn tín hiệu: đầy đủ chế độ báo rẽ, báo phanh, kích thước… 4.1.2 Ý tưởng về hệ thống chiếu sáng thơng minh: 4.1.2.1 Ý tưởng thiết kế hệ thống chiếu sáng gĩc cua tĩnh: Ý tưởng ban đầu là hệ thống gĩc cua tĩnh của mơ hình sẽ được thiết kế với đầy đủ các chế độ hoạt động của một hệ thống chiếu sáng gĩc cua tĩnh đang được sản xuất và sử dụng trên thị trường, tiêu biểu là bộ đèn liếc tĩnh Hella Dyna View EVO2 của hãng Hella. Trên mơ hình bên cạnh 2 đèn cốt sẽ được bố trí thêm 2 đèn phụ để chiếu sáng bổ sung cho đèn cốt khi xe vào cua. Hai đèn chiếu này được điều khiển bởi bộ điều khiển trung tâm, dựa theo các tín hiệu cảm biến tốc độ, cảm biến gĩc lái, và các tín hiệu bật đèn xi nhan đưa về. và cĩ các chế độ hoạt động theo các tiêu chuẩn của các bộ đèn liếc tĩnh đang được sử dụng trong thực tế Các chế độ đĩ được minh hoạ dưới hình vẽ sau: Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 57 a. b. c. d. Hình 4.1: Các chế độ hoạt động của đèn chiếu sáng gĩc cua tĩnh Hình 4.1a. đèn chiếu sáng gĩc cua tắt khi xe đi thẳng. Hình 4.1b. đèn chiếu sáng gĩc cua bật lên cùng đèn xi nhan. Hình 4.1c. đèn chiếu sáng gĩc cua bật lên khi đi trên cung đường cong. Hình 4.1d. đèn chiếu sáng gĩc cua bật lên khi xe đi lùi hoặc trong điều kiện sương mù. Nguyên lý, chức năng, và hoạt động của hệ thống đèn liếc tĩnh trong thực tế được trình bày kỹ hơn ở chương 3 của đề tài phần “Hệ thống đèn liếc tĩnh”. - Dựa trên những tiêu chuẩn đĩ nhĩm làm đề tài đưa ra các ý tưởng thiết kế hệ thống chiếu sáng gĩc cua tĩnh trên mơ hình, đĩ là: + Hệ thống chiếu sáng gĩc cua tĩnh được thiết kế chỉ kích hoạt khi cĩ tín hiệu đèn cốt được bật. + Đèn chiếu sáng gĩc cua chỉ được bật khi cảm biến tốc độ đưa về bộ điều khiển trung tâm cho thấy xe đang chạy với tốc độ dưới 40km/h, và cảm biến gĩc lái cho thấy xe đang vào cua với gĩc cua của xe lớn hơn 120 điều này đảm bảo cho thấy xe đang chạy tốc độ chậm để chuẩn bị vào cua , tuy nhiên đèn liếc tĩnh cũng được bật ngay lập tức nếu cĩ tín hiệu bật xi nhan, đèn chiếu phụ khi xe vào cua bên trái sẽ sáng khi xe vào cua bên trái và ngược lại đèn bên phải sẽ sáng khi xe vào cua bên phải. + Mặt khác trên mơ hình cịn bố trí nút kích hoạt cả 2 đèn liếc tĩnh ở chế độ sương mù hoặc chạy lùi. Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 58 - Để thực hiện được các ý tưởng này, một board mạch điều khiển trung tâm được thiết kế, trong đĩ sử dụng vi điều khiển AVR để lập trình, xử lý các thơng tin tín hiệu gĩc lái, tốc độ, tín hiệu đèn cốt, đèn xi nhan và điều khiển đĩng ngắt các relay điều khiển đèn chiếu sáng gĩc cua tĩnh. 4.1.2.2 Ý tưởng thiết kế hệ thống gĩc cua động: Trên thực tế cấu tạo của hệ thống đèn liếc động khá đa dạng, nhưng phổ biến nhất hiện nay là hệ thống đèn liếc động thay đổi gĩc chiếu sáng của đèn pha nhờ hiện tượng khúc xạ ánh sáng, bên trong chố đèn bố trí những tấm chắn phía trước bĩng đèn, với những tấm chắn khác nhau, luồng ánh sáng đi qua tấm chắn sẽ cĩ gĩc khúc xạ khác nhau, vì vậy cĩ thể thay đổi vùng chiếu sáng theo gĩc đánh lái. Hình 4.2: Cấu tạo một bộ đèn liếc động Để xoay các tấm chắn, người ta sử dụng một động cơ Servo, được bộ điều khiển trung tâm điều khiển tự động qua việc xử lý các tín hiệu từ cảm biến gĩc đánh lái và cảm biến tốc độ. Cấu tạo của bộ đèn liếc này khá phức tạp và cĩ giá thành khơng hề rẻ nên hiện tại bây giờ nĩ cũng chỉ mới được nắp trên các dịng xe hạng sang. Cấu tạo, nguyên lý và hoạt động của đèn liếc động đã được giới thiệu kỹ hơn ở chương 3. Nếu hệ thống chiếu sáng gĩc cua động của mơ hình được thiết kế theo phương án này, thì phải trang bị một bộ đèn liếc động chuyên dụng được mua về với giá thị trường Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 59 hiện nay khoảng 1000 $ vì khĩ cĩ thể tự thết kế được bộ đèn cĩ bố trí các tấm chắn ánh sáng bên trong chố, cũng như động cơ servo xoay chố đèn và các cơ cấu dẫn động khác. Vì vậy mơ hình chọn hướng thiết kế hệ thống chiếu sáng gĩc cua động sao cho đạt được mục đích: “thay đổi vùng chiếu sáng của đèn cốt theo gĩc đánh lái vơlăng”. Để thay đổi được vùng chiếu sáng của đèn cốt theo gĩc chiếu sáng của vơ lăng, đề tài chọn giải pháp thiết kế board mạch điều khiển động cơ servo xoay chố đèn cốt dựa trên các tín hiệu bật đèn cốt, gĩc xoay vơ lăng và tín hiệu tốc độ. Các bước thiết kế và phương pháp thiết kế sẽ được nĩi rõ hơn ở mục 4.2.3.2 phần thiết kế hệ thống chiếu sáng gĩc cua động. 4.1.2.3 Ý tưởng thiết kế hệ thống tự động bật đèn đầu và hệ thống tự động chuyển Pha – Cốt: Trên mơ hình ngồi việc thiết kế các hệ thống chiếu sáng chủ động đáp ứng theo gĩc cua cịn được trang bị thêm hệ thống bật đèn tự động và hệ thống tự động chuyển Pha – Cốt. a. Ý tưởng thiết kế hệ thống tự động bật đèn đầu: Hệ thống tự động bật đèn đầu ra đời nhằm mục đích tăng tính tiện ích và giảm các thao tác cho người lái xe khi điều khiển xe. Nguyên lý hoạt động của hệ thống khá đơn giản, với các xe cĩ trang bị hệ thống này, cảm biến ánh sáng được đặt ngay trên nắp ca pơ và đưa tín hiệu về một mạch điều khiển. Hình 4.3: Bố trí cảm biến ánh sáng trên xe Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 60 Khi nhận tín hiệu từ cảm biến ánh sáng đưa tới mạch điều khiển cho thấy ánh sáng mơi trường chung quanh yếu đi, khơng đảm bảo đủ điều kiện ánh sáng cho phép để lái xe, mạch điều khiển này sẽ đĩng relay tự động mở đèn đầu. Hệ thống tự động mở đèn đầu trên mơ hình cũng được trang bị một cảm biến ánh sáng và thiết kế một board mạch, điều khiển relay tự động mở đèn đầu như trong thực tế. b. Ý tưởng thiết kế hệ thống tự động chuyển pha - cốt: Khi đang đi trên xa lộ hoặc đường vắng chúng ta thường bật đèn đầu ở chế độ đèn pha, nhưng sử dụng đèn chiếu xa sẽ gây khĩ chịu, làm lố mắt, hạn chế khả năng quan sát của tài xế xe đi ngược chiều và người ta thường phải chuyển chế độ đèn pha về chế độ đèn cốt khi cĩ xe ngược chiều để đảm bảo an tồn và cũng như thể hiện một thái độ lịch sự khi đi đường. Nhằm tăng khả năng quan sát cho người đi đối diện, tăng độ an tồn, giảm thao tác và tăng tính tiện ích cũng như giúp người điều khiển xe tập trung hơn vào việc lái xe, hệ thống chuyển đổi pha – cốt được ra đời. Hình 4.4: Bật chế độ đèn pha cĩ thể gây chố mắt cho người đi ngược chiều Việc nhận biết cĩ xe đi ngược chiều để thay đổi chế độ pha – cốt nhờ một cảm biến ánh sáng được đặt phía trước đầu xe, khi cĩ xe đi ngược chiều và rọi ánh sáng vào cảm biến ánh sáng, tín hiệu điện áp từ cảm biến ánh sáng sẽ đưa về mạch điều khiển, mạch điều khiển sẽ đĩng relay tự động chuyển pha – cốt. Trên mơ hình được bố trí một cảm biến ánh sáng ở phía trước, và sử dụng một mạch điều khiển để đĩng ngắt relay tự động chuyển pha – cốt. Các bước thiết kế và hoạt động của hệ thống trên mơ hình sẽ được nĩi rõ hơn trong phần sau. Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 61 4.2 CÁC BƯỚC THIẾT KẾ: 4.2.1 Thiết kế mơ hình cơ bản: Hình 4.5: Mơ hình cơ bản của hệ thống - Mơ hình cơ bản của hệ thống bao gồm: + Khung mơ hình. + Hệ thống đèn đầu. + Hệ thống đèn đuơi. + Cụm vơ lăng và cơng tắc điều khiển đèn. Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 62 4.2.1.1 Khung mơ hình: Khung giá đỡ là bộ phận đầu tiên được thiết, được thiết kế đơn giản và gọn nhất cĩ thể. Kết cấu khung được làm bằng sắt ống chữ nhật loại 4x4. Kích thước: + Chiều cao 70 cm. + Chiều rộng 80 cm. + Chiều dài 80 cm. Hình 4.6 Thiết kế khung mơ hình 4.2.1.2 Hệ thống đèn đầu: Hệ thống đèn đầu của mơ hình bao gồm: - Cụm đèn pha. - Cụm đèn cốt. - Cụm đèn sương mù. - Cụm đèn xi nhan phía trước. Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 63 - Cụm đèn đầu gồm đèn pha, đèn cốt, và đèn xi nhan trước. Hình 4.7: Cụm đèn đầu nhìn từ phía trước - Đèn cốt của mơ hình được trang bị đèn Xenon Hình 4.8: Đèn chiếu gần được trang bị đèn xenon Ngồi ra mơ hình cịn trang bị hệ thống đèn sương mù phía trước. Hình 4.9: Đèn sương mù Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 64 4.2.1.3 Hệ thống đèn đuơi: Hệ thống đèn đuơi của mơ hình bao gồm: - Cụm đèn kích thước. - Cụm đèn báo phanh. - Cụm đèn xinhan phía sau. Hình 4.10: Cụm đèn đuơi Hình 4.11: Bố trí hệ thống đèn hậu trên mơ hình Hình 4.12: Đèn báo phanh sáng khi đạp phanh Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 65 4.2.1.4 Cụm vơ lăng và cơng tắc điều khiển: Hình 4.13: Cụm vơ lăng và cống tắc điều khiển trên mơ hình Hình 4.14:Vơ lăng. Hình 4.15: Cơng tắc máy Ngồi ra trên mơ hình cịn được bố trí các bộ phận khác như cơng tắc phanh, bàn đạp phanh, các relay, bộ nháy flash, … Hình 4.16: Bàn đạp phanh Hình 4.17: Bố trí các relay và bộ nháy flash trên mơ hình Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 66 4.2.2 Thiết kế hệ thống chiếu sáng tín hiệu trên mơ hình Hệ thống chiếu sáng - tín hiệu được thiết kế với đầy đủ chức năng: - Chức năng đèn chiếu sáng với hệ thống đèn chiếu xa, hệ thống đèn chiếu gần. Trong đĩ hệ thống đèn chiếu gần được trang bị đèn xenon. - Chức năng đèn tín hiệu với đèn kích thước, đèn báo phanh, đèn xi nhan. Hình 4.18: Mơ hình hệ thống chiếu sáng tín - hiệu Các bộ phận của hệ thống chiếu sáng – tín hiệu trên mơ hình chủ yếu đã được trình bày ở phần 4.2.1, phần này chủ yếu xét các nguyên lý và hoạt động của: - Sơ đồ mạch điện hệ thống chiếu sáng (pha – cốt) trên mơ hình: - Sơ đồ mạch điện đèn báo rẽ, báo phanh: Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 67 4.2.2.1 Sơ đồ và hoạt động của mạch điện hệ thống chiếu sáng trên mơ hình: a. Sơ đồ Hình 4.19: Mạch điện hệ thống đèn trên mơ hình b. Hoạt động của sơ đồ hệ thống đèn đầu, đèn đuơi: Hoạt động của hệ thống tương đối đơn giản, cơng tắc LCS điều khiển chiếu sáng đèn đầu và đèn đuơi. - Cơng tắc đèn Tail bật: chân A2 sẽ được nối với chân A11 của cơng tắc LCS, cĩ dịng điện từ dương ACCU qua cuộn dây W1 qua chân A2 qua chân A11 về mass. Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 68 Relay điều khiển đèn đuơi đĩng tiếp điểm 2 – 3, cĩ dịng điện từ dương ACCU qua tiếp điểm 2 – 3 qua đèn đuơi, đèn đuơi sáng (đèn kích thước) - Cơng tắc đèn Head bật, đồng thời cơng tắc pha - cốt ở vị trí Low, chân A2 cũng được nối với chân A11, nên đèn đuơi (đèn kích thước) cũng sáng. Đồng thời chân A13 cũng được nối với chân A11, cĩ dịng qua cuộn dây W2 qua tiếp điểm A13 về mass, relay điều khiển đèn đầu đĩng tiếp điểm 3’ – 4’. Lúc này tiếp điểm thường đĩng 4 – 5 cũng đang được nối với nhau do cơng tắc điều khiển pha cốt đang ở vị trí Low nên khơng cĩ dịng qua cuộn dây điều khiển pha – cốt. Vì vậy cĩ dịng điện từ dương Accu qua tiếp điểm 3’ – 4’, qua tiếp điểm 4 – 5 đến bộ tăng áp ballast về mass. Bộ tăng áp ballast phĩng dịng điện cao áp qua bĩng đèn xenon, đèn Low được thắp sáng. - Cơng tắc đèn Head bật, đồng thời cơng tắc pha – cốt ở vị trí High, cơng tắc đèn Head bật nên đèn đuơi cũng được thắp sáng đồng thời tiếp điểm 3’ – 4’ đĩng, cơng tắc pha – cốt ở vị trí High nên chân A12 được nối với chân A9, cĩ dịng điện qua cuộn dây relay điều khiển pha – cốt qua chân A12 về mass, relay điều khiển pha – cốt đĩng tiếp điểm 3 – 4. Vì vậy cĩ dịng từ dương Accu qua tiếp điểm 3’ – 4’ qua tiếp điểm 3 - 4 qua đèn pha về mass, đèn pha sáng. - Khi đá đèn Flash mà khơng bật đèn Head, chân A13 được nối với chân A14 nối với chân A12, chân A9 về mass. Cĩ dịng điện qua cuộn dây relay điều khiển đèn đầu qua chân A13 về mass, đĩng tiếp điểm 3’ – 4’, đồng thời cĩ dịng điện qua relay điều khiển pha – cốt về chân A12 về mass, đĩng tiếp điểm 3 – 4. Lúc này cĩ dịng điện từ dương Accu qua tiếp điểm 3’ – 4’ qua tiếp điểm 3 – 4 đến bĩng đèn High về mass, đèn High sáng. Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 69 4.2.2.2 Sơ đồ mạch điện và hoạt động đèn báo rẽ, báo phanh trên mơ hình: a. Đèn báo rẽ Hình 4.20: Mạch điện xi nhan trên mơ hình Hoạt động: Chân B của bộ nháy flash được mắc trực tiếp vào cơng tắc máy, chân E được nối xuống mass, vì vậy khi cơng tắc máy bật thì tín hiệu flash được đưa ra ở chân tín hiệu L, nếu bật cơng tắc xinhan trái thì sẽ cĩ tín hiệu flash đến đèn báo rẽ trái ở phía trước và phía sau, tương tự bật xi nhan phải sẽ cĩ tín hiệu flash đến đèn xi nhan phải ở phía trước và phía sau. b. Đèn báo phanh Mạch điện báo phanh rất đơn giản, khi đạp bàn đạp phanh cũng là đĩng cơng tắc đèn báo phanh, cấp dịng điện cho đèn, đèn báo phanh sáng. Hình 4.21: Mạch điện đèn báo phanh Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 70 4.2.3 Thiết kế hệ thống chiếu sáng gĩc cua: 4.2.3.1 Thiết kế hệ thống chiếu sáng gĩc cua tĩnh a. Thiết kế mơ hình: Như các phương án thiết kế đã được trình bày trong phần 4.1.2.1 – Ý tưởng thiết kế hệ thống chiếu sáng gĩc cua tĩnh. Trên mơ hình như hình vẽ ở phía dưới, bên cạnh 2 đèn cốt được bố trí lắp thêm 2 đèn phụ để chiếu sáng bổ sung cho đèn cốt khi xe vào cua. Hình 4.22: Bố trí đèn chiếu phụ khi xe vào cua trên mơ hình Hai đèn chiếu này được điều khiển bởi bộ điều khiển trung tâm, dựa theo các tín hiệu cảm biến tốc độ, cảm biến gĩc lái, và các tín hiệu bật đèn xi nhan đưa về. b. Nguyên lý điều khiển đèn liếc tĩnh: Đèn liếc tĩnh hoạt động dựa trên các tín hiệu cảm biến gĩc lái, cảm biến tốc độ và các tín hiệu đèn xi nhan trái, phải, tín hiệu đèn cốt bật. Nguyên lý hoạt động của hệ thống chiếu sáng gĩc cua tĩnh trên mơ hình như sau: - Đèn liếc tĩnh được kích hoạt khi cĩ tín hiêu đèn cốt bật, tín hiệu tốc độ cho thấy xe đang chạy với tốc độ dưới 40 Km/h, và cảm biến gĩc lái cho thấy gĩc vơlăng quay được 1/3 vịng trở lên (ứng với cung đường cĩ bán kính cua vịng nhỏ hơn 40 m – Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 71 vơ lăng trên mơ hình được thiết kế đánh lái hết cỡ về một phía được 2 vịng ứng với gĩc quay vịng β của bánh dẫn hướng bên trong khoảng 32o). - Đèn liếc tĩnh được kích hoạt ngay lập tức khi đèn cốt đang bật mà cĩ tín hiệu đèn xi nhan được bật. Đèn xi nhan bên nào sáng thì đèn chiếu sáng gĩc cua tĩnh bên đĩ sẽ sáng. c. Thiết kế mạch điện nguyên lý điều khiển đèn liếc tĩnh: Bộ điều khiển trung tâm thực chất là một board mạch điều khiển relay cĩ nhiệm vụ đĩng, mở các relay điều khiển 2 đèn chiếu sáng gĩc cua. Mạch điều khiển relay này bao gồm một vi điều khiển AVR và các linh kiện khác, được lập trình sẵn để xử lý thơng tin các tín hiệu cảm biến đưa về và xuất tín hiệu điều khiển relay điều khiển 2 đèn chiếu sáng gĩc cua. Board mạch điều khiển trung tâm được thiết kế theo nguyên lý như sau: Hình 4.23: Mạch nguyên lý điều khiển đèn liếc tĩnh Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 72 d. Hoạt động Việc điều khiển đĩng ngắt các đèn chiếu sáng gĩc cua được thực hiện theo các nguyên lý : · Hệ thống đèn chiếu sáng gĩc cua tĩnh được kích hoạt khi đèn cốt bật, Tín hiệu tốc độ dưới 40 Km/h và gĩc đánh lái lớn hơn 20o Giống như hệ thống đèn liếc tĩnh trong thực tế, hệ thống đèn chiếu sáng gĩc cua của mơ hình cũng được kích hoạt khi cĩ tín hiệu đèn cốt bật, tín hiệu tốc độ cho thấy “xe chạy” dưới 40 Km/h và gĩc đánh lái đủ lớn. Để cĩ tín hiệu tốc độ và tín hiệu gĩc đánh lái đưa về cho mạch điều khiển trung tâm xử lý tín hiệu và kích hoạt hệ thống đèn chiếu sáng gĩc cua tĩnh, Mơ hình được thiết kế theo phương án sau: + Tạo tín hiệu của cảm biến tốc độ xe: Như đã nĩi ở trên Hệ thống đèn chiếu sáng gĩc cua trong thực tế chỉ được kích hoạt khi tốc độ xe dưới 40 Km/h, vì vậy cần phải tạo ra tín hiệu cảm biến tốc độ đưa về mạch điều khiển trung tâm xử lý thơng tin, để tạo ra tín hiệu cảm biến tốc độ, trên mơ hình được bố trí một động cơ DC và sử dụng encoder để đo tốc độ quay của động cơ. Tốc độ của động cơ DC cĩ thể thay đổi được nhờ mạch điều xung IC 555, mạch điều xung sử dụng một biến trở để thay đổi độ dài của xung, từ đĩ điều khiển được tốc độ động cơ. Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 73 Biến trở IC 555 5V Động cơ DC 12V R Q D C T H C V T RG N D V C C Hình 4.24: Mạch điều xung động cơ Sử dụng một encoder để xác định tốc độ quay của động cơ DC (tốc độ của động cơ DC được điều chỉnh bằng một biến trở được thiết kế trên mơ hình), và giả định tốc độ của xe tỉ lệ với tốc độ quay của động cơ DC. Số xung nhiều nhất mà encoder đếm được trong một giá trị thời gian sẽ ứng với tốc độ lớn nhất của xe, vì vậy ta hồn tồn cĩ thể thiết kế một board mạch hiển thị tốc độ giả định này bằng led. Trên mơ hình được thiết kế một “đồng hồ cơng tơ mét” hiển thị tốc độ xe bằng led. Hình 4.25: Đồng hồ cơng tơ mét trên mơ hình Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 74 Nhờ giải thuật này, khi đồng hồ cơng tơ mét hiển thị tốc độ xe là 40 Km/h, vi điều khiển lúc đĩ sẽ nhận biết được và cho kích hoạt hệ thống chiếu sáng gĩc cua tĩnh. Trong thực tế đề tài sử dụng động cơ DC cĩ tốc độ cao nhất là 360 vịng / phút. Biến trở để điều xung động cơ cĩ giá trị điện trở cao nhất là 10 K Ohm. Đĩa encoder cĩ 60 rãnh. Khi vặn biến trở về 0 Ohm, thì tốc độ động cơ đo được là 360 vịng / phút – tương ứng 6 vịng/ 1s, nên trong một giây số xung tối đa mà encorde đếm được và đưa về cho vi điều khiển là 360 xung. Mơ hình đề tài bố trí 2 led 7 đoạn để giả đồng hồ cơng tơ mét nên giá trị lớn nhất mà “đồng hồ cơng tơ mét” này hiển thị được là 99 km/h.Vì vậy ứng với số xung lớn nhất mà encorde cĩ thể đếm được trong một giá trị thời gian sẽ được mặc định là tốc độ tối đa 99 km/h. Sau khi tính tốn ta thấy khi tốc độ giả định được hiển thị trên led 7 đoạn là 40 km/h thì số xung encorde đếm được vào khoảng là 160 xung/ giây, ở tốc độ này tính ngược lại sẽ biết được giá trị biến trở lúc đĩ vào khoảng 4.44 K Ohm. Hình 4.26: Động cơ DC trang bị Encorde để giả tín hiệu tốc độ trên mơ hình Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 75 Hệ thống đèn liếc tĩnh của mơ hình được thiết kế theo các tiêu chuẩn của hệ thống đèn liếc tĩnh trong thực tế, vì vậy chỉ khi vi điều khiển đếm được số xung nhỏ hơn 160 xung / giây thì hệ thống mới hoạt động, tương ứng với giá trị điện trở của biến trở điều xung động cơ DC lớn hơn 4.44 K Ohm. + Cảm biến gĩc lái: Trong thực tế Hệ thống đèn chiếu sáng gĩc cua trên xe sử dụng cảm biến lực ly tâm để xác định gĩc cua của xe, khi xe cua vịng sẽ xuất hiện lực ly tâm, gĩc cua càng gấp lực ly tâm xuất hiện càng lớn, nhờ vậy cĩ thể xác định được bán kính cong của cung đường xe đang chạy. Trên mơ hình, vì chỉ cĩ gĩc xoay vơ lăng là thể hiện gĩc đánh lái nên khơng thể sử dụng cảm biến lực ly tâm để xác định gĩc đánh lái, thay vào đĩ mơ hình được bố trí một biến trở cơng nghiệp (loại 10 Kohm, cĩ thể xoay được 10 vịng) gắn trên vơ lăng để xác định gĩc xoay của vơ lăng, giá trị điện trở của biến trở thay đổi theo gĩc xoay tương ứng. Hình 4.27: Biến trở cơng nghiệp Hình 4.28: Biến trở được bố trí dưới gầm của mơ hình Ở vị trí gĩc đánh lái là 0 thì giá trị điện trở là 5K Ohm, khi đánh lái hết cỡ về bên phải thì giá trị điện trở là 10 K Ohm, khi đánh lái hết cỡ về bên trái thì giá trị điện trở là 0 Ohm. Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 76 + Biến trở Tín hiệu điện áp đưa về Hình 4.29: Cấu tạo biến trở Vơ lăng trên mơ hình được thiết kế đánh lái hết cỡ về một phía được 2 vịng, trong thực tế thì số vịng quay lớn nhất của vơ lăng trên từng loai xe là khác nhau, cĩ xe vơ lăng đánh hết cỡ về một phía được 1,5 vịng, cĩ xe được 2.5 vịng. Khi vơ lăng đánh lái hết cỡ giả thiết là lúc đĩ gĩc quay vịng β của bánh dẫn hướng bên trong khi đĩ đạt khoảng 320 (đối với các xe du lịch thì gĩc quay vịng lớn nhất của bánh phía trong dao động trong khoảng này). Từ đĩ ta cĩ thể tính tốn với từng gĩc quay của vơ lăng tương ứng với mỗi gĩc quay vịng của bánh xe, và tính ra bánh kính cong của cung đường mà xe đang chay. Khi sử dụng biến trở để xác định gĩc quay của vơ lăng, giá trị điện trở của biến trở thay đổi theo gĩc đánh lái làm cho giá trị điện áp rơi trên nĩ cũng thay đổi, tín hiệu điện áp này được đưa về bộ chuyển đổi xung – số ADC của vi điều khiển. Nhờ vậy vi điều khiển cĩ thể nhớ được các giá trị điện áp ứng với vị trí vơ lăng ở chính giữa và các vị trí vơ lăng cho phép kích hoạt đèn chiếu sáng gĩc cua. · Hệ thống chiếu sáng gĩc cua tĩnh được kích hoạt ngay lập tức khi đèn cốt bật và cĩ tín hiệu đèn xi nhan. - Giống như hệ thống đèn liếc tĩnh trong thực tế hệ thống chiếu sáng gĩc cua tĩnh của mơ hình được thiết kế bật đèn chiếu sáng gĩc cua ngay lập tức khi cĩ tín hiệu đèn xi nhan và tín hiệu đèn cốt đang bật. - Khi đèn xi nhan được bật sẽ cĩ tín hiệu điện áp đưa về vi điều khiển và vi điều khiển sẽ ngay lập tức đĩng relay điều khiển đèn chiếu sáng gĩc cua trái nếu xi nhan Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 77 bên trái bật, hoặc relay điều khiển đèn chiếu sáng gĩc cua phải nếu xi nhan bên phải được bật Hình 4.30: Đèn chiếu sáng gĩc cua bên trái bật cùng đèn xi nhan trái Hình 4.31: Đèn chiếu sáng gĩc cua bên phải bật cùng đèn xi nhan phải Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 78 4.2.3.2 Thiết kế hệ thống chiếu sáng gĩc cua động: a. Thiết kế cơ cấu chấp hành: Việc chọn phương án thiết kế hệ thống chiếu sáng gĩc cua động ở đề tài đã được trình bày ở phần 4.1.2.2 – Ý tưởng thiết kế hệ thống chiếu sáng gĩc cua động. - Chố đèn cốt được cắt rời ra khỏi bộ đèn đầu, và được xoay bởi một đơng cơ servo: Hình 4.32. Cắt rời chố đèn cốt - Thiết kế trục xoay của chố đèn cốt trong vỏ đèn đầu: Hình 4.32: Chố đèn cốt xoay về bên phải Hình 4.33: Chố đèn cốt xoay về bên trái khi vơ lăng đánh về bên phải khi vơ lăng đánh về bên trái - Bố trí động cơ servo xoay chố đèn cốt trên mơ hình: Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 79 Động cơ Servo xoay chố đèn cơ cấu dẫn động Hình 4.34: Bố trí Servo xoay chố đèn trên mơ hình b. Nguyên lý điều khiển: · Tính tốn gĩc xoay chố đèn theo gĩc xoay vơ lăng: Hệ thống chiếu sáng gĩc cua động trên mơ hình được thiết kế hoạt động khi cĩ tín hiệu đèn cốt đang bật và cĩ gĩc quay vơ lăng lớn hơn 1/3 vịng. Như đã trình bày ở phần “cơ sở tính tốn gĩc điều chỉnh vùng chiếu sáng gĩc cua động” ở chương 3, khơng khĩ để nhận biết bán kính cong của cung đường xe đang chạy và tính tốn ra gĩc điều chỉnh vùng chiếu sáng. Trên mơ hình khơng trang bị cảm biến lực ly tâm như thực tế để xác định bán kính cong của cung đường mà sử dụng một biến trở đưa tín hiệu điện áp về bộ chuyển đổi tín hiệu xung số ADC của vi điều khiển AVR, nhờ biến trở này ta cĩ thể dễ dàng xác định được gĩc quay của vơ lăng. Vơ lăng trên mơ hình được thiết kế đánh lái hết cỡ mỗi bên được 2 vịng ứng với bánh xe quay vịng bên trong quay được một gĩc β = 320 (gần với gĩc quay vịng lớn nhất thực tế của các xe du lịch). Hệ thống đèn liếc động được kích hoạt khi vơ lăng quay được hơn 1/3 vịng tức là ứng với gĩc β lớn hơn 50 (gĩc β0), tương đương với xe du lịch chạy trên cung đường cĩ Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 80 bán kính cong nhỏ hơn 40 m. Gĩc điều chỉnh vùng chiếu sáng được tính tốn từ sự thay đổi của gĩc β, khi gĩc β lớn hơn 200 thì gĩc xoay chố đèn là lớn nhất (gĩc điều chỉnh vùng chiếu sáng = β - β0). Với mỗi gĩc β cĩ thể tính được tương ứng với mỗi gĩc quay của vơ lăng (vơ lăng đánh lái hết cỡ tương đương với βmax), vì vậy thơng qua tín hiệu điện áp từ biến trở đưa về bộ chuyển đổi ADC ta cĩ thể tính tốn biết được cần xoay chố đèn đi một gĩc bao nhiêu độ. · Điều khiển chố đèn cũng tức là điều khiển động cơ Servo. Ta xét cấu tạo và nguyên lý điều khiển của một motor Servo: Trên mơ hình sử dụng Servo loại RC Servo là loại sử dụng vơn kế để xác định vị trí gĩc quay. Về cấu tạo, động cơ RC Servo chỉ cĩ 3 dây, bao gồm: một dây dương, một dây nối mass, một dây điều khiển.RC Servo cũng là loại điều khiển hồi tiếp vịng kín nhưng nĩ khơng sử dụng encoder để xác định vị trí vịng quay như động cơ Servo thường gặp, động cơ RC Servo cĩ cấu tạo cơ bản như sau Bao gồm: + 1. Động cơ DC. + 2. Mạch điều khiển. + 3. Biến trở. + 4. Bánh răng hộp số. Hình 4.35: Cấu tạo động cơ RC Servo Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 81 Vai trị của biển trở trong động cơ RC Servo cĩ vai trị như một cầu phân áp, khi trục động cơ RC Servo quay làm xoay biển trở, qua đĩ làm thay đổi giá trị tín hiệu điện áp mà biến trở đưa ra. Hình 4.36: Khi biến trở xoay làm cho tín hiệu điện áp thay đổi thừ 0v- 5v Về nguyên lý điều khiển, động cơ RC Servo xác định vị trí cần quay tới nhờ độ rộng xung mà ta đưa tới dây điều khiển của động cơ.. Mạch điều khiển của RC Servo cĩ chức năng so sánh độ rộng xung điều khiển với tín hiệu điện áp mà biến trở đưa về, Nếu cĩ sự khác biệt (cĩ sai số), nĩ sẽ tự động điều chỉnh vị trí của động cơ lại cho đúng, quá trình tự động điều chỉnh này được diễn ra khép kín đến khi vị trí của động cơ được xác định chính xác (khi sai số giữa độ rộng xung mà vi điều khiển đưa tới với tín hiệu điện áp của biến trở đưa về bằng 0). Vì vậy được gọi là điều khiển hồi tiếp khép kín. Hình 4.37: Điều xung động cơ RC Servo Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 82 c. Thiết kế mạch điện nguyên lý điều khiển hệ thống đèn liếc động: Dựa trên nguyên lý này ta thiết kế mạch điều khiển động cơ RC Servo xoay chố đèn trên mơ hình: T H EL HF HU HL FLASH LOW HI OFF TAIL HEAD C ON TR OL U NI T SERVO XOAY ĐÈN A14 A12A2 A13 relay ĐÈN ĐẦU relay ĐÈN PHA - CỐT cảm biến tốc độ cảm biến góc lái SERVO XOAY ĐÈN HI B al la st LOW LOW + tín hiệu đèn đầu relay ĐÈN ĐUÔI Hình 4.38: Sơ đồ nguyên lý điều khiển motor RC Servo xoay chố đèn thiết kế trên mơ hình Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 83 Về hệ thống điều khiển của hệ thống đèn liếc động tương tự như hệ thống đèn liếc tĩnh, bộ điều khiển trung tâm nhận các tín hiệu từ cảm biến gĩc cua và cảm biến tốc độ, phân tích các giá trị gĩc cua và gia tốc đánh lái để xác định gĩc cua gấp hay khơng, phân tích tốc độ xe đang chạy để từ đĩ xác định gĩc điều chỉnh vùng chiếu sáng, đưa tín hiệu điều chỉnh motor servo theo các gĩc xác định về các bên trái hoặc phải tuỳ theo gĩc cua. Nguyên lý hoạt động của mạch điện điều khiển xoay chố đèn như sau: - Hệ thống xoay chố đèn chỉ được kích hoạt khi cĩ tín hiệu đèn cốt được bật. Khi tín hiệu điện áp từ biến trở đưa về mạch điều khiển cho thấy vơ lăng được xoay với gĩc quay lớn hơn 1/3 vịng, thì motor servo xoay chố đèn cốt được kích hoạt. Từ tín hiệu điện áp đưa về mạch điều khiển sẽ biết được gĩc xoay của vơ lăng tương ứng với gĩc quay vịng β của xe, từ đĩ đưa ra tín hiệu xung để điều khiển motor RC Servo xoay chố đèn với giá trị gĩc xoay thay đổi tương ứng với gĩc β. - Việc điều khiển motor RC Servo với tốc độ quay bao nhiêu là tuỳ thuộc vào tín hiệu tốc độ lúc đĩ đưa về mạch điều khiển, nếu tín hiệu từ cảm biến tốc độ cho thấy, mạch điều khiển sẽ điều xung cĩ độ rộng tuỳ thuộc vào tín hiệu tốc độ quay của động cơ. Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 84 4.2.4 Thiết kế hệ thống tự động bật đèn đầu và tự động chuyển pha cốt: 4.2.4.1 Thiết kế hệ thống tự động bật đèn đầu: Hình 4.39: Mạch điện nguyên lý cảm biến bật đèn đầu Trên mơ hình được bố trí một cảm biến ánh sáng bật đèn đầu, thực tế mạch nguyên lý cảm biến như ở hình trên, gồm một quang trở mắc vào một IC 555. Khi quang trở dẫn là lúc ánh sáng mơi trường xung quanh khơng đáp ứng đủ điều kiện cho người điều khiển xe quan sát, do vậy IC 555 nhận tín hiệu điện áp từ quang trở và điều xung dẫn transistor T, thay đổi giá trị mức tín hiệu điện áp đưa về mạch điều khiển mở đèn đầu. Nhờ vậy mà mạch điều khiển đèn đầu nhận biết được điều kiện ánh sáng xung quanh. Hình 4.40: Mạch điện cảm biến ánh sáng bật đèn đầu trên xe Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 85 Hình 4.41: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển hệ thống tự động bật đèn đầu Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 86 Hoạt động của hệ thống: Hệ thống đèn đầu chỉ được bật khi ta nối mass cho chân cuộn dây relay đèn đầu. Bình thường khi bật cơng tắc đèn đầu ở vị trí Head là nối tắt chân cuộn dây relay đèn đầu qua chân A13 của cơng tắc và về mass. Ở hệ thống tự động bật đèn đầu, một relay (relay bật đèn tự động) được mắc nối tiếp với cuộn dây relay đèn đầu về mass, khi mạch điều khiển nhận được tín hiệu từ cảm biến cho thấy cần bổ sung ánh sáng để tăng khả năng quan sát cho người lái xe, mạch điều khiển sẽ đĩng relay bật đèn tự động, relay này sẽ nối tắt cuộn dây relay đèn đầu về mass, tiếp điểm relay đèn đầu đĩng, đèn đầu được bật cho dù ta khơng bật cơng tắc đèn đầu. Khi cảm biến ánh sáng thấy rằng ánh sáng mơi trường đã đảm bảo điều kiện lái xe, relay bật đèn tự động sẽ được ngắt, và nếu cơng tắc đèn đầu cũng ngắt thì đèn đầu sẽ tự động tắt. 4.2.4.2 Thiết kế hệ thống tự động chuyển pha – cốt: Như trình bày ở phần Ý tưởng thiết kế, trên mơ hình được bố trí một cảm biến ánh sáng ở phía trước, thực chất là một quang trở, quang trở này được mắc nối tiếp với một điện trở tạo thành một cầu phân áp đưa tín hiệu điện áp về mạch điều khiển, như hình vẽ ở phía dưới. Tín hiệu điện áp đưa về Quang trở + Hình 4.42: Cảm biến ánh sáng Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 87 Quang trở này chỉ dẫn khi khơng cĩ ánh sáng dọi vào nĩ lúc đĩ dịng điện sẽ đi qua điện trở qua quang trở về mass do đĩ tín hiệu điện áp đưa về ở mức thấp. Quang trở cĩ điện trở vơ cùng khi cĩ ánh sáng dọi vào nĩ (khi cĩ ánh sáng xe đi ngược chiều rọi vào), vì vậy điện áp đưa về mạch điều khiển là ở mức cao do dịng điện qua điện trở và đưa tín hiệu điện áp về mạch điều khiển Nhờ vậy mà vi điều khiển cĩ thể nhận biết được cĩ xe đi ngược chiều để điều khiển realy chuyển pha - cốt. Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 88 Hình 4.43: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển hệ thống tự động chuyển pha – cốt Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 89 Hoạt động của hệ thống: Hệ thống hoạt động khi đèn đầu của xe đang ở chế độ đèn pha mà cĩ xe đi ngược chiều rọi ánh sáng vào cảm biến ánh sáng. Relay tự động chuyển pha cốt thực chất là một relay thường đĩng. Khi bộ điều khiển control unit nhận được tín hiệu từ cảm biến ánh sáng cho thấy cĩ ánh sáng ngược chiều dọi vào, mạch điều khiển sẽ cấp mass cho cuộn dây của relay tự động chuyển pha – cốt, hút tiếp điểm của relay này mở ra. Làm cho dịng điện đi qua cuộn dây relay đèn pha – cốt xuống chân A12 bị ngắt, đèn đầu đang ở chế độ pha chuyển sang chế độ cốt. Khi khơng cĩ ánh sáng ngược chiều dọi vào cảm biến nữa thì hệ thống lại tự động chuyển chế độ chiếu sáng trở lại chế độ đèn pha. 4.2.5 Thiết kế mạch điện điều khiển trung tâm: Ở các phần 4.2.3, 4.2.4 trước đã trình bày các sơ đồ nguyên lý của các mạch điện điều khiển các hệ thống đèn liếc tĩnh, đèn liếc động, hệ thống tự động bật đèn đầu, hệ thống tự động chuyển pha – cốt, Trên thực tế mạch điện điều khiển trên mơ hình được thiết kế chung trên một board mạch, gọi là mạch điện điều khiển trung tâm, mạch điện này điều khiển tích hợp tất cả các hệ thống đã được trình bày ở các phần trước. Các chế độ hoạt động của mạch điện điều khiển trung tâm được thể hiện rõ ràng hơn dưới dạng mạch nguyên lý dưới đây: - Sơ đồ nguyên lý của mạch điện điều khiển trung tâm là tổng hợp tất cả các sơ đồ mạch điện nguyên lý của các hệ thống đèn liếc tĩnh, đèn liếc động, hệ thống tự động mở đèn, hệ thống tự động chuyển pha – cốt. Các chế độ hoạt động của nĩ đã được trình bày kỹ trong các mục trước đĩ. Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 90 Hình 4.44: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 91 - Mạch điện được thiết kế thực tế: Hình 4.45: Mạch điện điều khiển trung tâm - Trên mạch điều khiển cĩ một vi điều khiển AVR Atmega 8, IC 555 điều xung động cơ, 2 relay điều khiển đèn chiếu sáng gĩc cua tĩnh, relay tự động bật đèn, relay tự động chuyển pha – cốt, và các linh kiện khác… Mạch in: Hình 4.46: Mạch in Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 92 4.3 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MƠ HÌNH 4.3.1 Khởi động: Bật cơng tắc máy ở vị trí Start, khởi động động cơ DC. Điều chỉnh biến trở điều chỉnh tốc động cơ DC trên bảng điều khiển của mơ hình, quan sát sự thay đổi tốc độ xe giả định hiển thị trên Led 7 đoạn. Hình 4.47: Khởi động cơ DC Hình 4.48: Điều chỉnh tốc độ hiện thị trên Led 7 đoạn 4.3.2 Điều khiển hoạt động của hệ thống chiếu sáng chủ động theo gĩc lái: 4.3.2.1 Điều khiển hoạt động của hệ thống đèn liếc tĩnh: Đèn liếc tĩnh hoạt động chỉ khi rẽ trái và rẽ phải và xe chạy ở tốc độ dưới 40 Km/h. Kiểm tra hoạt động của hệ thống đèn liếc tĩnh: Bật cơng tắc đèn đầu ở chế độ LOW, vặn biến trở điều chỉnh tốc độ để tốc độ hiển thị trên Led 7 đoạn dưới 40 Km/h. bật cơng tắc xi nhan trái và phải, quan sát hoạt động của đèn liếc tĩnh: Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 93 Hình 4.49: Đèn chiếu sáng gĩc cua bên trái bật cùng đèn xi nhan trái Hình 4.50: Đèn chiếu sáng gĩc cua bên phải bật cùng đèn xi nhan phải 4.3.2.2 Điều khiển hoạt động của hệ thống đèn liếc động: Hệ thống đèn liếc động điều chỉnh vùng chiếu sáng theo gĩc quay vơ lăng, khi cơng tắc đèn đầu bật ở chế độ LOW. Hình 4.51: Motor Servo xoay chố đèn theo gĩc xoay của vơ lăng. Chương 4: Thiết kế chế tạo mơ hình chiêu sàn đèn thơng minh Trang 94 4.3.2.3 Điều khiển hệ thống tự động bật đèn đầu: Hệ thống tự động mở đèn đầu kích hoạt relay mở đèn tự động khi trời tối mà cơng tắc đèn đầu đang bật OFF. Kiểm tra hoạt động của hệ thống mở đèn đầu bằng cách che ánh sáng tới cảm biến mở đèn đầu Cảm biến mở đèn đầu Hình 4.52: Che cảm biến ánh sáng, đèn đầu sẽ tự động được mở 4.3.2.4 Điều khiển hệ thống tự động chuyển Pha - Cốt: Hệ thống chuyển đổi pha cốt hoạt động khi Đèn đầu ở chế độ High và cĩ ánh sáng dọi vào quang trở đặt ở phía trước của mơ hình, hệ thống sẽ chuyển chế độ pha về chế độ cốt. Kiểm tra hoạt động của hệ thống bằng cách dọi ánh sáng vào quang trở, khi đèn đầu đang bật Pha sẽ tự động chuyển về Cốt. Quang trở Hình 4.53: Chiếu ánh sáng vào quang trở, đèn đầu đang bật pha sẽ chuyển về chế độ cốt PHẦN C: KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ KẾT LUẬN: Sau một thời gian nghiên cứu, tìm hiểu tài liệu, tìm hướng thiết kế khả thi, lập kế hoạch và tiến hành thiết kế, chế tạo. Cuối cùng đề tài “Thiết kế, Chế tạo mơ hình hệ thống chiếu sáng đèn thơng minh” đã được hồn thành đúng thời hạn được giao. Cơ bản đề tài đã đạt được những kết quả sau: ● Thiết kế, chế tạo mơ hình: - Thiết kế chế tạo mơ hình chiếu sáng – tín hiệu cơ bản: hệ thống chiếu sáng thơng minh trước hết là một hệ thống chiếu sáng hiện đại, vì vậy mơ hình được thiết kế với đầy đủ cơ cấu, bộ phận, chức năng của một hệ thống chiếu sáng – tín hiệu hiện đại. - Thiết kế hệ thống chiếu sáng chủ động theo gĩc lái: Trong thực tế, hệ thống chiếu sáng chủ động được chia làm hai loại: hệ thống đèn liếc tĩnh và hệ thống đèn liếc động, mỗi loại cĩ những ưu, nhược điểm khác nhau. Trên mơ hình được thiết kế với cả 2 hệ thống này hoạt động đồng thời và bổ khuyết cho nhau: + Hệ thống chiếu sáng đèn liếc tĩnh: cĩ ưu điểm khi xe rẽ trái rẽ phải, nhờ gĩc chiếu sáng rộng, nhưng nhược điểm là kém linh hoạt, chỉ chiếu sáng cố định. + Hệ thống chiếu sáng đèn liếc động: cĩ ưu điểm thay đổi gĩc chiếu sáng linh hoạt khi xe chạy trên các cung đường cong, nhưng nhược điểm là gĩc chiếu sáng thay đổi ít, chỉ 150 mỗi bên. Vì vậy với sự kết hợp cả hai hệ thống đèn liếc động và tĩnh, hệ thống chiếu sáng chủ động theo gĩc bẻ lái của mơ hình cĩ sự phối hợp nhuần nhuyễn và linh hoạt. - Thiết kế hệ thống bật đèn tự động và hệ thống thay đổi chế độ Pha – Cốt: + Hệ thống tự động bật đèn đầu nhận biết ánh sáng mơi trường xung quanh và tự động bật đèn đầu nếu nhận thấy khơng đủ điều kiện ánh sáng cho việc điều khiển xe. + Hệ thống chuyển đổi Pha –Cốt: Khi đi trên đường xa lộ, nếu chúng ta bật chế độ đèn pha cĩ thể làm chố mắt người đi ngược chiều, hệ thống chuyển đổi pha – cốt nhận biết cĩ xe đi ngược chiều và chuyển chế độ đèn đầu từ pha về cốt. ● Biên soạn Đề tài lý thuyết: Đề tài lý thuyết hệ thống lại lịch sử phát triển, tổng quát nguyên lý, hoạt động của hệ thống chiếu sáng – tín hiệu trên xe. Giới thiệu hệ thống chiếu sáng chủ động theo gĩc lái và nguyên lý điều khiển. Trình bày ý tưởng thiết kế hệ thống chiếu sáng thơng minh trên mơ hình, các bước thiết kế mơ hình, trình bày giải thuật điều khiển, và hoạt động của hệ thống chiếu sáng thơng minh trên mơ hình. Thuận lợi và khĩ khăn: Trong quá trình thực hiện đề tài nhĩm làm đề tài đã gặp phải những khĩ khăn và thuận lợi sau: - Thuận lợi: + Được Khoa Cơ khí Động lực và Bộ mơn Điện Tử Ơ tơ quan tâm và tạo điều kiện về mơi trường làm việc với đầy đủ dụng cụ, máy mĩc cần thiết. + Được sự quan tâm giúp đỡ và gĩp ý của thầy GVHD Th.S Lê Thanh Phúc cùng các thầy Nguyễn Trọng Thức, thầy Hồ Phước Dũng, thầy Lê Quang Vũ, thầy Nguyễn Lê Duy, …và các thầy cơ khác trong bộ mơn Điện Tử Ơ tơ cũng như các bộ mơn khác của Khoa Cơ khí Động lực. + Một thuận lợi nữa là đối tượng nghiên cứu của đề tài “Thiết kế, chế tạo mơ hình hệ thống đèn thơng minh” được lấy ý tưởng từ hệ thống chiếu sáng chủ động trên xe trong thực tế nên việc định hướng, tìm phương án thiết kế dễ dàng hơn nhờ tham khảo, nghiên cứu hoạt động và cấu tạo của hệ thống này trong thực tiễn cũng như các nguồn tài liệu liên quan... - Khĩ khăn: bên cạnh những thuận lợi đáng kể ở trên, đề tài cũng gặp khơng ít khĩ khăn: + Khĩ khăn trước hết là cơng nghệ chiếu sáng chủ động trên xe là một cơng nghệ mới, và khĩ tìm ra tài liệu trình bày rõ ràng và đủ tin cậy về cơ sở lý thuyết điều khiển, cấu tạo và hoạt động của hệ thống. Điều này làm mất nhiều thời gian để tìm tài liệu và tổ chức dịch bài, nghiên cứu. + Đề tài thiết kế theo hướng mơ phỏng hệ thống chiếu sáng chủ động theo gĩc cua trong thực tế, nhưng thiết kế mơ hình khác với thực tế trên xe, do các tín hiệu điều khiển của hệ thống chiếu sáng chủ động theo gĩc lái ngồi thực tế dựa trên những tín hiệu từ hoạt động cua vịng thực của xe, như tín hiệu lực ly tâm xuất hiện khi xe cua vịng, tốc độ xe... Để giải quyết những khĩ khăn này đặt ra nhiệm vụ phải tìm ra các phương án giả tín hiệu điều khiển. + Khĩ khăn về kinh phí cũng ảnh hưởng nhiều đến tiến độ thực hiện đề tài, do các giá thành của phụ tùng Ơ tơ rất cao vì vậy nhĩm làm đề tài phải mất nhiều thời gian cho việc đi tìm các cơ cấu, bộ phận cần thiết, phù hợp và cĩ giá thành vừa phải cho mơ hình. + Khĩ khăn về thời gian thực hiện đề tài ảnh hưởng đến chất lượng của đề tài, do mất nhiều thời gian cho việc tìm kiếm, biên dịch và nghiên cứu tài liệu, tìm phương hướng thiết kế khả thi và tiêu tốn thời gian cho việc tìm mua phụ tùng cần thiết… Mặc dù vậy với sự cố gắng, nỗ lực của các thành viên trong nhĩm làm đề tài cộng với sự giúp đỡ của thầy GVHD Lê Thanh Phúc, cùng các thầy cơ khác nên đề tài đã được hồn tất đúng thời hạn. KHUYẾN NGHỊ: - Lĩnh vực Hệ thống chiếu sáng chủ động trên xe hiện khơng chỉ đơn thuần là chiếu sáng chủ động theo gĩc cua, và vẫn đang được nghiên cứu cải tiến. Trong tương lai với sự phát triển của hệ thống định vị tồn cầu, các nhà sản xuất Ơ tơ đang cĩ tham vọng sẽ đưa ra một giải pháp chủ động hồn tồn cho cơng nghệ chiếu sáng trên xe, vì vậy hy vọng trong điều kiện cho phép Khoa sẽ tạo điều kiện hơn nữa cho các đề tài mới nghiên cứu sâu hơn về lĩnh vực này. - Khoa Cơ khí Động lực và Bộ mơn Điện Tử Ơ tơ đã luơn tạo điều kiện hết mức về nhà xưởng và các thiết bị, dụng cụ, máy mĩc cũng như đã rất quan tâm giúp đỡ đến các nhĩm là đề tài tốt nghiệp, các nhĩm nghiên cứu khoa học, các nhĩm tham gia sáng tạo Robot…chúng em hi vọng trong tương lai Khoa và Bộ mơn sẽ tiếp tục quan tâm cũng như tạo điều kiện và giúp đỡ hơn nữa. PHỤ LỤC CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN .include"m8def.inc" .org 0x0000 rjmp main .org 0x001 jmp ext_int0 .org 0x004 jmp tim2_ovf .org 0x008 jmp tim1_ovf .org 0x0020 main: ldi r16,$04 ;Stack Pointer out SPH, r16 ldi r16,$50 out SPL,r16 .equ khong= 0b00000001 .equ mot= 0b11110101 .equ hai= 0b01000010 .equ ba= 0b01100000 .equ bon= 0b10110000 .equ nam= 0b00101000 .equ sau= 0b00001000 .equ bay= 0b01110001 .equ tam= 0b00000000 .equ chin= 0b00100000 ;===============================khai bao ngo vao ra ldi r16,0b11111011 out ddrd,r16 ldi r16,0b11000110 out ddrb,r16 sbi portb,6 sbi portb,7 sbi portb,3 ;3 nut nhan sbi portb,4 sbi portb,5 cbi ddrc,0 cbi ddrc,1 cbi portc,0 cbi portc,1 sbi ddrc,6 cbi portc,6 ;------------------------------------khai bao cac ngat ldi r16,0b10000000 out sreg,r16 in r16,mcucr sbr r16,0 sbr r16,1 out mcucr,r16 ldi r16,0b01000000 out gicr,r16 ldi r16,0b01000100 out timsk,r16 ldi r16,0b00000101 out tccr2,r16 clr r24 clr r26 ;=============================== ldi r16,0b10101101 out tccr1a,r16 ldi r16,250 out tcnt1l,r16 ldi r16,255 out tcnt1h,r16 ldi r16,0b00001010 out tccr1b,r16 jk: ;call volang ;ldi r22,56 ;call doc_gt ;jmp jk ;===============================kiem tra 2 cong tac bao re toc do ;tren 40km/h clr r19 ldi r30,0 ldi r29,3 ldi r28,0 ;ldi r27,255 ;===============================ct chinh t: sbic pinb,5 jmp denphai ldi r23,50 ;chop xi nhan t ldi r25,1 ;chop xi nhan t jmp chop_t denphai: sbic pinb,4 jmp trai_phai ldi r23,50 ;chinhr23 ldi r25,1 ;chinhr25 jmp chop_p trai_phai: call volang call doc_gt2 ;------------------------tu dong bat den sbis pinb,3 jmp tat_den sbi portc,4 ldi r29,1 ldi r23,255 ldi r25,20 jmp fa_cot tat_den: cpi r29,1 brne bo_qua dec r23 cpi r23,0 brne bo_qua3 dec r25 cpi r25,0 breq bo_qua2 ldi r23,255 jmp bo_qua3 bo_qua2: ldi r29,0 bo_qua: cbi portc,4 bo_qua3: ;------------------------kiem tra toc do tren 40km/h call doc_gt cpi r28,1 brne fa_cot call doc_gt jmp trai_phai ;------------------------tu dong chuyenfa cot fa_cot: cpi r21,170 brlo k_mo cbi portc,2 ;ldi r30,2 jmp thoat_moden k_mo: cpi r21,80 brsh thoat_moden sbi portc,2 ;ldi r30,3 thoat_moden: call doc_gt jmp t ;===============================den trai con_nhay1: sbic pinb,4 jmp chop_t jmp t chop_t: ;delay sbi ddrc,3 sbi portc,3 cbi ddrc,5 cbi portc,5 dec r23 cpi r23,0 breq trai_1 ;call volang call doc_gt call doc_gt2 jmp con_nhay1 ;----------------------delay trai_1: dec r25 cpi r25,0 breq trai_2 call volang ;call doc_gt2 ldi r23,50 ;chinh r23 jmp con_nhay1 trai_2: ldi r23,50 ;chinh r23 ldi r25,1 ;chinh signal 25 ;---------------------- sbis pinb,5 jmp con_nhay1 cbi ddrc,3 cbi portc,3 jmp t ;===========================den phai con_nhay2: sbic pinb,5 jmp chop_p jmp t chop_p: ;delay cbi ddrc,3 sbi ddrc,5 cbi portc,3 sbi portc,5 dec r23 cpi r23,0 breq phai_1 ;call volang call doc_gt call doc_gt2 jmp con_nhay2 phai_1: dec r25 cpi r25,0 breq phai_2 call volang ;call doc_gt2 ldi r23,50 ;chinh r23 jmp con_nhay2 phai_2: ldi r25,1 ;chinh signal r25 ldi r23,50 ; chinh r23 ;------------------- sbis pinb,4 jmp con_nhay2 cbi ddrc,5 cbi portc,5 jmp t ;=============================== tim1_ovf: ldi r17,0b00001000 out tccr1b,r17 mov r17,r20 ;----------------------tren 40km/h cpi r28,1 brne doi_gt ldi r17,100 ;chinh vtri giua out ocr1al,r17 out ocr1bl,r17 jmp an_gt ;--------------------------------- doi_gt: out ocr1al,r17 out ocr1bl,r17 an_gt: ldi r17,3 out ocr1ah,r17 out ocr1bh,r17 ldi r17,0 out tcnt1l,r17 ldi r17,255 out tcnt1h,r17 ldi r17,0b00001010 out tccr1b,r17 reti ;================================ ext_int0: inc r24 reti ;================================ct con tim2_ovf: ldi r17,0b00000000 out tccr2,r17 mov r27,r24 clr r24 ldi r17,0 out tcnt2,r17 ldi r17,0b00000101 ;chinh toc do out tccr2,r17 ;clr r29 reti ;================================ volang: ldi r16,0b01100001 out admux,r16 ;chon kenh adc0 ldi r16,0b11100000 out adcsr,r16 ; chay ch do free run call delay_adc ldi r16,0b10100000 ;dung adc out adcsr,r16 in r21,adcl in r21,adch ;_______-------------- ldi r16,0b01100000 out admux,r16 ;chon kenh adc0 ldi r16,0b11100000 out adcsr,r16 ; chay ch do free run call delay_adc ldi r16,0b10100000 ;dung adc out adcsr,r16 in r20,adcl in r20,adch ;lay gt byte thap truoc lsr r20 cpi r20,65 brsh tren ldi r20,50 jmp tren1 tren: sbr r20,0 sbr r20,1 sbr r20,2 tren1: ;--------------------chong nhieu role "r30 de nho da tru hay chua" ;"kiem tra da tru hay chua" cpi r30,1 breq thoat_nhieu ;------------------------------------ sbis pinc,3 jmp role_suongmu ldi r16,15 add r20,r16 ldi r30,1 jmp thoat_nhieu role_suongmu: sbis pinc,5 jmp role_facot ldi r16,15 add r20,r16 ldi r30,1 jmp thoat_nhieu role_facot: sbis pinc,2 jmp role_tudong ldi r16,15 add r20,r16 ldi r30,1 jmp thoat_nhieu role_tudong: sbis pinc,4 jmp khong_den ldi r16,15 add r20,r16 ldi r30,1 jmp thoat_nhieu khong_den: cpi r30,0 breq thoat_nhieu subi r20,15 ldi r30,0 thoat_nhieu: ret ;================================ delay_adc: ldi r16,60 d2: dec r16 cpi r16,0 brne d2 ret ;================================ delay: ldi r18,10 v1: ldi r16,255 v2: dec r16 cpi r16,0 brne v2 dec r18 cpi r18,0 brne v1 ret ;================================ doc_gt: mov r22,r27 cpi r22,40 brlo doc1 ldi r28,1 jmp doc doc1: ldi r28,0 doc: sbi portb,6 led21: cpi r22,10 brsh led22 ser r16 out portd,r16 jmp thoat led22: cpi r22,20 brsh led23 ldi r16,mot out portd,r16 subi r22,10 jmp thoat led23: cpi r22,30 brsh led24 ldi r16,hai out portd,r16 subi r22,20 jmp thoat led24: cpi r22,40 brsh led25 ldi r16,ba out portd,r16 subi r22,30 jmp thoat led25: cpi r22,50 brsh led26 ldi r16,bon out portd,r16 subi r22,40 jmp thoat led26: cpi r22,60 brsh led27 ldi r16,nam out portd,r16 subi r22,50 jmp thoat led27: cpi r22,70 brsh led28 ldi r16,sau out portd,r16 subi r22,60 jmp thoat led28: cpi r22,80 brsh led29 ldi r16,bay out portd,r16 subi r22,70 jmp thoat led29: cpi r22,90 brsh led30 ldi r16,tam out portd,r16 subi r22,80 jmp thoat led30: ldi r16,chin out portd,r16 subi r22,90 thoat: sbi portb,6 cbi portb,7 call delay ret doc_gt2: sbi portb,7 cpi r22,0 brne so1 ldi r16,khong out portd,r16 so1: cpi r22,1 brne so2 ldi r16,mot out portd,r16 so2: cpi r22,2 brne so3 ldi r16,hai out portd,r16 so3: cpi r22,3 brne so4 ldi r16,ba out portd,r16 so4: cpi r22,4 brne so5 ldi r16,bon out portd,r16 so5: cpi r22,5 brne so6 ldi r16,nam out portd,r16 so6: cpi r22,6 brne so7 ldi r16,sau out portd,r16 so7: cpi r22,7 brne so8 ldi r16,bay out portd,r16 so8: cpi r22,8 brne so9 ldi r16,tam out portd,r16 so9: cpi r22,9 brne thoat1 ldi r16,chin out portd,r16 thoat1: cbi portb,6 sbi portb,7 call delay sbi portb,6 sbi portb,7 ret TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1]. Đỗ Văn Dũng, Hệ thống điện thân xe và điều khiển tự động trên Ơ tơ, ĐH SPKT. TPHCM, 2007 [2]. Nguyễn Hữu Cẩn, Kết cấu và tính tốn ơtơ máy kéo, NXB Bộ ĐH & Trung học chuyên nghiệp, 1985. [3]. Châu Kim Lang, Phương pháp nghiên cứu khoa học, ĐH SPKT. TPHCM, 1995 [4]. [5]. [6]. [7]. [8]. [9].